(57)【要約】【課題】  優れたアイソレーション特性を有するマルチバンド高周波モジュールの構造と制御方法に関する。【解決手段】  複数の通信システムの無線通信を行うマルチバンド高周波モジュールであって、その受信側回路部と送信側回路部に高周波側信号と低周波側信号を分波する分波器を有し、その受信側分波器の高周波側出力部に高周波増幅回路を接続する。セラミック積層体上面から見て、セラミック積層体内に形成された送信側分波器と重ならない位置に高周波増幅回路を搭載する。このマルチバンド高周波モジュールが高周波側信号を受信する際には高周波増幅回路をＯＮ状態とし、高周波側信号を送信する際にはＯＦＦ状態とし、低周波側信号を受信する際にはＯＦＦ状態とする。【選択図】        図１
2006237978.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信周波数が異なる複数の通信システムの無線通信を行うマルチバンド高周波モジュールであって、その構造は導体パターンが形成された複数の誘電体層からなるセラミック積層体と当該セラミック積層体の上面に高周波半導体集積回路部品を搭載した高周波モジュールであり、セラミック積層体内部の導体パターンおよびセラミック積層体上面に搭載した半導体部品によって、複数のマルチバンドアンテナと送信側回路及び受信側回路との接続を切り替える高周波スイッチ回路と、前記高周波スイッチ回路と送信側回路との間に配置され前記通信システムの周波数帯域に応じて高周波信号を分波する第１の分波回路と、前記高周波スイッチ回路と受信側回路との間に配置され前記通信システムの周波数帯域に応じて高周波信号を分波する第２の分波回路とが形成され、前記高周波スイッチ回路は第１乃至第４のポートを有し、第１のポートは第１のマルチバンドアンテナと接続され、第２のポートは第２のマルチバンドアンテナと接続され、第３のポートは第１の分波回路と接続され、第４のポートは第２の分波回路と接続されており、前記高周波スイッチ回路を構成するスイッチング素子をＯＮ状態あるいはＯＦＦ状態にして、無線通信を行うマルチバンドアンテナを選択するとともに、選択されたマルチバンドアンテナと送信側回路との接続、あるいは受信側回路との接続切り替えを行い、前記第１の分波回路と前記第２の分波回路はそれぞれ低周波側フィルタ回路と高周波側フィルタ回路を有し、前記第２の分波回路の高周波側フィルタ回路には高周波増幅回路が接続されており、この高周波増幅回路は前記セラミック積層体の上面から見てセラミック積層体内に形成された前記第1の分波回路と重ならないようにセラミック積層体上面に搭載されており、また前記高周波増幅回路は高周波側信号の受信時にはＯＮ状態であり、高周波側信号の送信時にはＯＦＦ状態であり、さらに低周波側信号の受信時にはＯＦＦ状態であることを特徴とするマルチバンド高周波モジュール。
【請求項２】
通信周波数が異なる複数の通信システムの無線通信を行うマルチバンド高周波モジュールであって、その構造は導体パターンが形成された複数の誘電体層からなるセラミック積層体と当該セラミック積層体の上面に高周波半導体集積回路部品を搭載した高周波モジュールであり、セラミック積層体内部の導体パターンおよびセラミック積層体上面に搭載した半導体部品によって、一つのマルチバンドアンテナと送信側回路及び受信側回路との接続を切り替える高周波スイッチ回路と、前記高周波スイッチ回路と送信側回路との間に配置され前記通信システムの周波数帯域に応じて高周波信号を分波する第１の分波回路と、前記高周波スイッチ回路と受信側回路との間に配置され前記通信システムの周波数帯域に応じて高周波信号を分波する第２の分波回路とが形成され、前記高周波スイッチ回路は第１乃至第３のポートを有し、第１のポートはマルチバンドアンテナと接続され、第２のポートは第１の分波回路と接続され、第３のポートは第２の分波回路と接続されており、前記高周波スイッチ回路を構成するスイッチング素子をＯＮ状態あるいはＯＦＦ状態にしてマルチバンドアンテナと送信側回路との接続、あるいは受信側回路との接続切り替えを行い、前記第１の分波回路と前記第２の分波回路はそれぞれ低周波側フィルタ回路と高周波側フィルタ回路を有し、前記第２の分波回路の高周波側フィルタ回路には高周波増幅回路が接続されており、この高周波増幅回路は前記セラミック積層体の上面から見てセラミック積層体内に形成された前記第1の分波回路と重ならないようにセラミック積層体上面に搭載されており、また前記高周波増幅回路は高周波側信号の受信時にはＯＮ状態であり、高周波側信号の送信時にはＯＦＦ状態であり、さらに低周波側信号の受信時にはＯＦＦ状態であることを特徴とするマルチバンド高周波モジュール。
【請求項３】
通信周波数が異なる複数の通信システムの無線通信を行うマルチバンド高周波モジュールであって、低周波側信号の送信時には前記高周波増幅回路がＯＦＦ状態であることを特徴とする請求項１または２に記載のマルチバンド高周波モジュール。
【請求項４】
前記第２の分波回路の低周波側フィルタ回路が位相回路と２．４ＧＨｚ帯を通過帯域とするバンドパスフィルタ回路で構成されてなり、前記位相回路は、高周波スイッチ回路側から見たバンドパスフィルタ回路の５ＧＨｚ帯におけるインピーダンスを高インピーダンスに調整することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のマルチバンド高周波モジュール。
【請求項５】
前記第２の分波回路の低周波側フィルタ回路と低周波側受信端子との間にバランを備えたことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のマルチバンド高周波モジュール。
【請求項６】
前記第２の分波回路の高周波側フィルタと前記高周波増幅回路の間に伝送線路とコンデンサからなるインピーダンス整合回路を備えたことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載のマルチバンド高周波モジュール。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れかに記載のマルチバンド高周波モジュールを用いたことを特徴とするマルチバンド通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子電器機器間における無線伝送を行う無線通信装置に関し、特には少なくとも２つの通信システムに共用でき、さらにはダイバーシティ受信が可能なマルチバンド高周波モジュール、およびこれを用いたマルチバンド通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、ＩＥＥＥ８０２．１１規格に代表される無線ＬＡＮ（ＷＬＡＮ）によるデータ通信が広く一般化している。
ＷＬＡＮの規格として現在複数の規格が存在する。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ａは、ＯＦＤＭ変調方式を用いて、最大５４Ｍｂｐｓの高速データ通信をサポートするものであり、その周波数帯域は５ＧＨｚ帯が利用される。なおＩＥＥＥ８０２．１１ａを欧州で使用可能にするための規格としてＩＥＥＥ８０２．１１ｈがある。
またＩＥＥＥ８０２．１１ｂは、ＤＳＳＳ方式で、５．５Ｍｂｐｓ，１１Ｍｂｐｓの高速通信をサポートするものであり、無線免許なしに自由に利用可能な、２．４ＧＨｚのＩＳＭ（Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ，  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  ａｎｄ  Ｍｅｄｉｃａｌ、産業、科学及び医療）帯域が利用される。
またＩＥＥＥ８０２．１１ｇは、ＯＦＤＭ変調方式を用いて、最大５４Ｍｂｐｓの高速データ通信をサポートするものであり、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂと同様に２．４ＧＨｚ帯域が利用される。
【０００３】
２．４ＧＨｚ帯域を使用する無線通信方式としては無線ＬＡＮ以外にも、関連し合う電子機器との接続がケーブルを用いることなく実現でき極めて利便性の高い技術である近距離無線規格ブルートゥース（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ）が提案されている。
ブルートゥースは２．４ＧＨzの前記ＩＳＭ周波数帯を複数の無線チャンネルに分割して使用し、さらに各無線チャンネルを単位時間（１／１６００秒）ごとに分割してタイムスロットとし、使用する無線チャンネルをタイムスロットごとに切り替える耐ノイズ性に優れた周波数ホッピング方式が採用されている。
以下説明ではＩＥＥＥ８０２．１１ａ、ＩＥＥＥ８０２．１１ｈを第１の通信システムとし、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇ、ブルートゥースを第２の通信システムとして説明する場合がある。
【０００４】
このようなＷＬＡＮやブルートゥースを用いたマルチバンド通信装置が特許文献１に記載されている。このマルチバンド通信装置は、通信周波数帯が異なる２つの通信システム（ＩＥＥＥ８０２．１１ａ、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ）で送受信が可能な２つのデュアルバンドアンテナと、各通信システムでの送信データを変調し、受信データを復調する２つの送受信部と、前記アンテナを、前記送受信部にそれぞれ接続するための複数のスイッチ手段と、前記スイッチ手段の切り換え制御を行うスイッチ制御手段とを備えるものであり、ダイバーシティ受信可能なものである（図１２参照）。
【０００５】
また他の例として特許文献２には、一つのマルチバンドアンテナを備えたマルチバンド通信装置が記載されている。このマルチバンド通信装置は、スイッチ回路や増幅器、ミキサなどを備えた２．４ＧＨｚ帯のフロントエンド回路及び５ＧＨｚ帯のフロントエンド回路を備え、両者のうちの一つを選択的に共通のマルチバンドアンテナに接続するスイッチ回路ＳＷ１、送受信回路を切り替えるスイッチ回路ＳＷ２，ＳＷ３と、中間周波数フィルタＢＰＦに接続するスイッチ回路ＳＷ４を備えるものである（図１３参照）。
【０００６】
無線通信機器の小型化、薄型化の要望により無線ＬＡＮやブルートゥース等の通信システムを共用する高周波通信装置は小型化が求められてきた。また近年では携帯電話にも無線ＬＡＮやブルートゥースが搭載されるようになってきており、これら高周波通信装置の小型化や低消費電力化への要求は一層強くなってきている。
【０００７】
これら高周波通信装置を小型化するためには、高周波回路部における分波器やフィルタなどの受動部品や高周波スイッチ回路をモジュール化したマルチバンド高周波モジュールが用いられる。このようなマルチバンド高周波モジュールは、導体パターンを印刷形成した複数の誘電体グリーンシートを積層し、その積層体上に高周波半導体集積回路部品やチップコンデンサ、チップ抵抗などを搭載することで実現される。このようなマルチバンド高周波モジュールの例として図１１にそのブロック図の一例を示す。以下に当該モジュールの動作ならびに各部品の構成と機能について説明する。
【０００８】
第１の通信システムの送信をする場合、まず第１の通信システムの送信端子から当該モジュールに入力された送信信号は不要周波数成分を除去するフィルタ回路３を通過した後、送信側分波器を経由してＤＰＤＴスイッチへと伝わる。ＤＰＤＴスイッチでは送信信号をふたつのアンテナ（ＡＮＴ１、ＡＮＴ２）のうち、感度の良い方のアンテナに切り替えることで送信が行われる。
第２の通信システムの送信時には、送信信号は第２の通信システムの送信端子から当該モジュールに入力される。その後の動作は第１の通信システムの送信時と同様である。
【０００９】
受信時においては、ＤＰＤＴスイッチは当該モジュールに接続された２つのアンテナ（ＡＮＴ１、ＡＮＴ２）のうち受信感度の良い方のアンテナを受信側分波器に接続する。受信側分波器では第１の通信システムと第２の通信システムの分波を行う。分波された各々の通信システムの受信信号はバランを経由したのち当該モジュールの受信端子から平衡出力され、ＲＦ−ＩＣへと流れていく。当該モジュールの受信端子とＲＦ−ＩＣの間が平衡線路で接続されることで受信信号が外来ノイズから受ける影響を小さく抑えることができる。
【００１０】
以上のようにしてこのマルチバンド高周波モジュールは２つの通信システムの信号に対して送受信処理を行うことが可能となる。
【００１１】
ここで送信時においては、送信側回路からアンテナ部へと流れていく送信信号のうち、一部分はＤＰＤＴスイッチから受信側回路へと漏洩すると言う問題がある。送信信号がマルチバンド高周波モジュールの受信端子から漏洩した場合、ＲＦ−ＩＣの動作を不安定にさせ、ＥＶＭ（Ｅｒｒｏｒ  Ｖｅｃｔｏｒ  Ｍａｇｎｉｔｕｄｅ）の劣化を招くことがあるので問題である。そのためマルチバンド高周波モジュールは送信側から受信側へのアイソレーションが十分大きいことが必要である。ＤＰＤＴスイッチとしてはＧａＡｓ半導体素子を用いたＧａＡｓスイッチが多用されるが、一般にＧａＡｓスイッチの場合、送信側から受信側へのアイソレーションは第２の通信システム周波数の場合で２０ｄＢ前後、第１の通信システム周波数の場合は１５ｄＢ前後しかない（図１０）。この場合、第２の通信システム送信時に第２の通信システムの送信端子Ｔｘ＿ｂに＋１８ｄＢｍ、第１の通信システム送信時に第１の通信システムの送信端子Ｔｘ＿ａに＋１６ｄＢｍの電力の信号が印加されると仮定するとそれぞれのシステムの周波数で、第２の通信システムの場合−２ｄＢｍ、第１の通信システムの場合＋１ｄＢｍの漏洩信号がＲＦ−ＩＣへと漏洩することになる。このようにマルチバンド高周波モジュールの送信端子から受信端子へのアイソレーションは特に第１の通信システムにおいて悪くなる傾向にあり問題である。
【００１２】
従来、送信信号の受信端子への漏洩を低減する為の手法が特許文献３に記載されている（図１４参照）。この手法では送信時において受信側経路に接続された高周波増幅回路をＯＦＦ状態としている。このようにすることで高周波増幅回路のＯＦＦ時のアイソレーションによって送信信号の受信端子への漏洩を低減している。また、受信側経路に接続する高周波増幅回路をセラミック積層体の上面に搭載した高周波モジュールが特許文献４に記載されている（図１５参照）。
【００１３】
【特許文献１】特開２００３−１６９００８
【特許文献２】特開２００２−０３３７１４
【特許文献３】特開２００１−０２４５４５
【特許文献４】特開２００１−２８５１１２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ところが、高周波増幅回路をセラミック積層体の上面に搭載した場合、高周波増幅回路によって増幅された受信信号はセラミック積層体内を空間的に伝播し、他の端子へと漏洩することがある。よって、受信時の信号が本来出力されるべき受信端子以外に空間的に伝播し漏洩する結果となり、アイソレーションの問題は完全には解決されていない。無論、特許文献３および４にはこのような問題を解決するための手段は記載されていない。
【００１５】
そこで本発明では、特に第１の通信システムの送信時において第１の通信システムの送信端子と第１の通信システムの受信端子間のアイソレーションを大きく取ることでＲＦ−ＩＣのＥＶＭの劣化を低減し、また受信時の信号が本来出力されるべき受信端子以外に漏洩することを防ぐマルチバンド高周波モジュールを実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
第１の発明は、通信周波数が異なる複数の通信システムの無線通信を行うマルチバンド高周波モジュールであって、その構造は導体パターンが形成された複数の誘電体層からなるセラミック積層体と当該セラミック積層体の上面に高周波半導体集積回路部品を搭載した高周波モジュールであり、セラミック積層体内部の導体パターンおよびセラミック積層体上面に搭載した半導体部品によって、複数のマルチバンドアンテナと送信側回路及び受信側回路との接続を切り替える高周波スイッチ回路と、前記高周波スイッチ回路と送信側回路との間に配置され前記通信システムの周波数帯域に応じて高周波信号を分波する第１の分波回路と、前記高周波スイッチ回路と受信側回路との間に配置され前記通信システムの周波数帯域に応じて高周波信号を分波する第２の分波回路とが形成され、前記高周波スイッチ回路は第１乃至第４のポートを有し、第１のポートは第１のマルチバンドアンテナと接続され、第２のポートは第２のマルチバンドアンテナと接続され、第３のポートは第１の分波回路と接続され、第４のポートは第２の分波回路と接続されており、前記高周波スイッチ回路を構成するスイッチング素子をＯＮ状態あるいはＯＦＦ状態にして、無線通信を行うマルチバンドアンテナを選択するとともに、選択されたマルチバンドアンテナと送信側回路との接続、あるいは受信側回路との接続切り替えを行い、前記第１の分波回路と前記第２の分波回路はそれぞれ低周波側フィルタ回路と高周波側フィルタ回路を有し、前記第２の分波回路の高周波側フィルタ回路には高周波増幅回路が接続されており、この高周波増幅回路は前記セラミック積層体の上面から見てセラミック積層体内に形成された前記第1の分波回路と重ならないようにセラミック積層体上面に搭載されており、また前記高周波増幅回路は高周波側信号の受信時にはＯＮ状態であり、高周波側信号の送信時にはＯＦＦ状態であり、さらに低周波側信号の受信時にはＯＦＦ状態であることを特徴とするマルチバンド高周波モジュールである。
【００１７】
第１の発明によって、マルチバンド高周波モジュールの送信時に高周波スイッチ回路から受信側端子へと漏洩してきた第１の通信システム（高周波側）の信号は、ＯＦＦ状態の高周波増幅回路へと伝わる。高周波増幅回路はＯＦＦ状態の時に大きなアイソレーションを持っているため、高周波スイッチ回路から漏洩してきた第１の通信システムの信号はここで減衰される。その結果マルチバンド高周波モジュールの第１の通信システム送信端子と第１の通信システム受信端子間のアイソレーションが大きくなる。
【００１８】
また、高周波増幅回路をセラミック積層体の上面に搭載する為、高周波スイッチ回路から高周波増幅回路までの間の伝送線路を全てマルチバンド高周波モジュールの内部に集積することが可能となる。そのため外来ノイズの影響を軽減する為の平衡線路を備える必要が無く、セラミック積層体内にバランを形成する必要がなくなり、セラミック積層体の小型化が可能となる。
【００１９】
また、このときセラミック積層体の上面から見て、セラミック積層体内部に形成された第1の分波回路（送信側分波器）を構成する導体パターンと重ならない位置に高周波増幅回路を搭載することで送信時の信号が高周波増幅回路やその接続用導体パターンに漏洩することを低減し、第１の通信システム送信端子と第１の通信システム受信端子間のアイソレーションを更に改善することが可能となる。
【００２０】
また、第２の通信システム（低周波側）の受信時に高周波増幅回路がＯＮ状態の場合、第２の通信システムの受信信号の２倍近辺の周波数は第２の分波回路（受信側分波器）から高周波増幅回路を経た後に第２の通信システムの受信端子（Ｒｘ＿ｂ＋／ｂ−）側へとセラミック積層体内部を空間的に伝播する。その結果として第２の通信システム受信時の不要周波数減衰特性が悪化することになる。そこで、第１の発明では、第１の通信システム（高周波側）の送信時に高周波増幅回路をＯＦＦ状態とすることと、さらに第２の通信システム（低周波側）の受信時に前記高周波増幅回路をＯＦＦ状態にすることで不要な受信信号が高周波増幅回路出力部から第２の通信システムの受信端子へと漏洩することを防ぎ、第２の通信システム受信時の不要周波数減衰量を大きくすることが可能となる。
【００２１】
第２の発明は、通信周波数が異なる複数の通信システムの無線通信を行うマルチバンド高周波モジュールであって、その構造は導体パターンが形成された複数の誘電体層からなるセラミック積層体と当該セラミック積層体の上面に高周波半導体集積回路部品を搭載した高周波モジュールであり、セラミック積層体内部の導体パターンおよびセラミック積層体上面に搭載した半導体部品によって、一つのマルチバンドアンテナと送信側回路及び受信側回路との接続を切り替える高周波スイッチ回路と、前記高周波スイッチ回路と送信側回路との間に配置され前記通信システムの周波数帯域に応じて高周波信号を分波する第１の分波回路と、前記高周波スイッチ回路と受信側回路との間に配置され前記通信システムの周波数帯域に応じて高周波信号を分波する第２の分波回路とが形成され、前記高周波スイッチ回路は第１乃至第３のポートを有し、第１のポートはマルチバンドアンテナと接続され、第２のポートは第１の分波回路と接続され、第３のポートは第２の分波回路と接続されており、前記高周波スイッチ回路を構成するスイッチング素子をＯＮ状態あるいはＯＦＦ状態にしてマルチバンドアンテナと送信側回路との接続、あるいは受信側回路との接続切り替えを行い、前記第１の分波回路と前記第２の分波回路はそれぞれ低周波側フィルタ回路と高周波側フィルタ回路を有し、前記第２の分波回路の高周波側フィルタ回路には高周波増幅回路が接続されており、この高周波増幅回路は前記セラミック積層体の上面から見てセラミック積層体内に形成された前記第1の分波回路と重ならないようにセラミック積層体上面に搭載されており、また前記高周波増幅回路は高周波側信号の受信時にはＯＮ状態であり、高周波側信号の送信時にはＯＦＦ状態であり、さらに低周波側信号の受信時にはＯＦＦ状態であることを特徴とするマルチバンド高周波モジュールである。
【００２２】
無線ＬＡＮでは通信感度を高める為に、複数のアンテナのうち感度が良い方のアンテナを用いて通信するダイバーシティ方式が用いられることが多い。第１の発明はそのダイバーシティ方式に対応したマルチバンド高周波モジュールである。近年実現されているパソコンのＵＳＢ端子に接続して使用する無線ＬＡＮ通信機器の場合、通信機器が小型である為複数のアンテナを設置しても十分なダイバーシティ効果を得ることができない。このような小型の通信機器の場合、アンテナは一つで十分であり、第２の発明はそのような小型の通信機器に適用される。アンテナを一つにすることで高周波スイッチ回路はより小型・安価な物とすることが可能である。
【００２３】
第３の発明は、第１または第２の発明のマルチバンド高周波モジュールであって、低周波側信号（第２の通信システム）の送信時には前記高周波増幅回路がＯＦＦ状態であることを特徴とするマルチバンド高周波モジュールである。
【００２４】
第３の発明によって高周波増幅回路に不要な電流が流れない為、マルチバンド高周波モジュールの消費電力を低減することが可能となる。
【００２５】
第４の発明は、第１乃至第３の発明のマルチバンド高周波モジュールにおいて、前記第２の分波回路の低周波側フィルタ回路が位相回路と２．４ＧＨｚ帯を通過帯域とするバンドパスフィルタ回路で構成されてなり、前記位相回路は、高周波スイッチ回路側から見たバンドパスフィルタ回路の５ＧＨｚ帯におけるインピーダンスを高インピーダンスに調整することを特徴とするマルチバンド高周波モジュールである。
【００２６】
前記バンドパスフィルタ回路は、例えば２．４ＧＨｚ〜２．５ＧＨｚを通過帯域とするものであり、帯域外の高周波信号を減衰させることで、ノイズを除き、その影響を受け難い高周波回路としている。
【００２７】
第５の発明は、第１乃至第４の発明のマルチバンド高周波モジュールにおいて、前記第２の分波回路の低周波側フィルタ回路と低周波側受信端子との間にバランを備えたことを特徴とするマルチバンド高周波モジュールである。
【００２８】
このようなバランを備えることで低周波側受信端子からＲＦ−ＩＣへは平衡信号が伝送されることとなり、受信信号は外来ノイズの影響を受けにくくなる。
【００２９】
第６の発明は、第１乃至第５の発明のマルチバンド高周波モジュールにおいて、前記第２の分波回路の高周波側フィルタと前記高周波増幅回路の間に伝送線路とコンデンサからなるインピーダンス整合回路を備えたことを特徴とするマルチバンド高周波モジュールである。
【００３０】
このようなインピーダンス整合回路を有することで、第１の通信システム（高周波側）の受信利得は大きくなり、また広帯域とすることができる。
【００３１】
第７の発明は、第１乃至第６の発明のマルチバンド高周波モジュールを使用したマルチバンド通信機器である。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、第１の通信システム（高周波側）の送信時に第１の通信システムの送信端子と第１の通信システムの受信端子間のアイソレーションが大きく、かつ第２の通信システム（低周波側）の受信時には不要周波数の減衰量が大きいマルチバンド高周波モジュールを実現できる。その結果、無線ＬＡＮによるデータ通信において、ＲＦ−ＩＣにおけるＥＶＭの劣化を低減することが可能となる。
【００３３】
また、第１の通信システムの受信経路においてバランを省略できるため、小型のマルチバンド高周波モジュールが実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
（実施例１）
【００３５】
本発明の一実施例に関わるマルチバンド高周波モジュールの回路ブロック図を図１に示す。以下に図１を用いて当該モジュールの動作ならびに各部品の構成と機能について説明する。
【００３６】
第１の通信システムの送信をする場合、まず第１の通信システムの送信端子から当該モジュールに入力された送信信号は不要周波数成分を除去するフィルタ回路３を通過した後、送信側分波器を経由してＤＰＤＴスイッチへと伝わる。ＤＰＤＴスイッチでは送信信号を２つのアンテナ（ＡＮＴ１、ＡＮＴ２）のうち、感度の良い方のアンテナに切り替えることで送信が行われる。
【００３７】
ＤＰＤＴスイッチが送信信号をアンテナへと流す際に、送信信号の一部はＤＰＤＴスイッチの受信側回路へと接続された端子に漏洩する。受信側回路へと漏洩した信号は受信側分波器にて高周波増幅回路１の方向へと分波される。第1の通信システムの送信時には高周波増幅回路１はＯＦＦ状態にしておく。ＯＦＦ状態の高周波増幅回路は信号の遮断を行い、その通過特性は例えば図９に示すように２６ｄＢ程度の減衰量を持っている。そのため第1の通信システムの受信端子（Ｒｘ＿ａ）への漏洩信号はＯＦＦ状態の高周波増幅回路１を経ることで大幅に減衰される。図１１に示した従来回路と本実施例との第１の通信システムの送信端子から第１の通信システムの受信端子へのアイソレーションを図５に示す。従来の回路ではこのアイソレーションが１６ｄＢ程度しかなかったのに対し、本実施例によると３４ｄＢまで改善されていることが分かる。
【００３８】
第２の通信システムの送信をする場合、送信信号は図１に示す第２の通信システムの送信端子から当該モジュールに入力される。送信信号は不要周波数成分を除去するフィルタ回路４を通過した後、送信側分波器を経由してＤＰＤＴスイッチへと伝わる。ＤＰＤＴスイッチでは送信信号を２つのアンテナ（ＡＮＴ１、ＡＮＴ２）のうち、感度の良い方のアンテナに切り替えることで送信が行われる。
【００３９】
第２の通信システムの場合も、先述した第１の通信システムの場合と同様に送信信号の一部が受信側回路へと漏洩する。漏洩信号は受信側分波器にてバラン２の方向へと分波され、バラン２を経由した後第２の通信システムの受信端子（Ｒｘ＿ｂ＋／ｂ−）へと流れる。しかしＲＦ−ＩＣは第２の通信システムの周波数帯域においては漏洩信号の影響を受けにくいので問題にはならない。この時、高周波増幅回路１はＯＮ状態でもＯＦＦ状態でも良いが、マルチバンド高周波モジュールの消費電流を抑えるためにはＯＦＦ状態であることが望ましい。
【００４０】
第1の通信システムの受信をする場合、ＤＰＤＴスイッチは当該モジュールに接続された２つのアンテナ（ＡＮＴ１、ＡＮＴ２）のうち受信感度の良い方のアンテナを受信側分波器に接続する。第1の通信システムの受信信号は受信側分波器へと流れ、高周波増幅回路１へと分波される。第１の通信システムの受信をする時には高周波増幅回路１はＯＮ状態にしておく。このようにすることで第１の通信システムの受信信号は高周波増幅回路１で増幅され、第1の通信システムの受信端子（Ｒｘ＿ａ）から出力される。
【００４１】
第２の通信システムの受信をする場合、ＤＰＤＴスイッチは当該モジュールに接続された２つのアンテナ（ＡＮＴ１、ＡＮＴ２）のうち受信感度の良い方のアンテナを受信側分波器に接続する。第２の通信システムの受信信号は受信側分波器へと流れ、バラン２へと分波される。バラン２で受信信号は平衡信号に変換されて第２の通信システムの受信端子（Ｒｘ＿ｂ＋／ｂ−）から出力される。当該モジュールの受信端子とＲＦ−ＩＣの間が平衡線路で接続されることで受信信号が外来ノイズから受ける影響を小さく抑えることができる。この時に高周波増幅回路１がＯＮ状態の場合、第１の発明で示したように不要周波数減衰特性が悪化することになるので、高周波増幅回路１はＯＦＦ状態とする。
（実施例２）
【００４２】
本発明の他の実施例を図２に示す。この実施例では受信側分波器とバラン２の間に第２の通信システムの周波数を通過帯域とするバンドパスフィルタ５を配置している。このようにして帯域外の高周波信号を減衰させることで第２の通信システムの受信時の不要周波数減衰量をより一層大きくすることが可能となり、ノイズを除き、その影響を受け難い高周波回路としている。
その他の各部品の構成と機能は第１の実施例と同等なので説明は省略する。
（実施例３）
【００４３】
本発明の他の実施例を図３に示す。この実施例では受信側分波器と高周波増幅回路１との間にインピーダンス整合回路６を配置している。図３に示すＡ点から分波器側を見た場合のインピーダンスを図６(ａ)にて細線で、リターンロスを(ｂ)にて細線で、ＤＰＤＴスイッチからＡ点までの挿入損失を(ｃ)にて細線で示す。第１の通信システムの周波数帯域は４．９ＧＨｚ〜５．９ＧＨｚと１ＧＨｚの幅を持っており、分波器のみでは全体域に渡って整合をとることが困難であることが分かる。そこで図４に示すような回路を受信側分波器と高周波増幅回路の間に設置することでインピーダンスの整合を取ることは有効である。図３に示すＢ点からインピーダンス整合回路６側を見た場合のインピーダンスを図６(ａ)にて太線で、リターンロスを(ｂ)にて太線で、ＤＰＤＴスイッチからＢ点までの挿入損失を(ｃ)にて太線で示す。インピーダンス整合回路６を介することで第１の通信システムの周波数帯域全域に渡りインピーダンス整合が取れており、広帯域に渡って低挿入損失を実現できることが分かる。
この実施例ではインピーダンス整合回路６を受信側分波器と高周波増幅回路１との間に配置しているが、高周波増幅回路１と第１の通信システムの受信端子の間に配置しても良い。
（実施例４）
【００４４】
本発明のマルチバンド高周波モジュールをセラミック積層体を用いて構成した例を図７に示す。
８はセラミック積層体であり、複数の導体パターンが印刷形成された複数の誘電体層を積層したものである。セラミック積層体上面にＤＰＤＴスイッチ７、高周波増幅回路１や、チップコンデンサ、チップ抵抗などを実装することで本発明のマルチバンド高周波モジュールは形成される。
【００４５】
前記セラミック積層体８は、例えば１０００℃以下で低温焼結が可能なセラミック誘電体材料からなり、厚さが１０μｍ〜２００μｍのグリーンシートに、低抵抗率のＡｇやＣｕ等の導伝ペーストを印刷して所定の電極パターンを形成し、複数のグリーンシートを適宜一体的に積層し、焼結することにより製造することが出来る。
【００４６】
セラミック積層体を構成する各層の構造の分解斜視図を図８に示し、その構造について説明する。下層の１６層目にはほぼ全面を覆う導体で形成されたグランド電極９ｃが形成される。またその裏面には通信機器の回路基板に実装する為の端子電極が形成されている。前記端子電極はアンテナ端子（ＡＮＴ１，ＡＮＴ２）と、第１の通信システムの送信信号が入力する端子（Ｔｘ＿ａ）と、第２の通信システムの送信信号が入力する端子（Ｔｘ＿ｂ）と、第１の通信システムの受信信号が出力する端子（Ｒｘ＿ａ）と、第２の通信システムの受信信号が出力する平衡出力端子（Ｒｘ＿ｂ＋、Ｒｘ＿ｂ−）と、ＤＰＤＴスイッチ７の制御用のコントロール端子（Ｖｃ１、Ｖｃ２）と、高周波増幅回路１を制御する為のコントロール端子（Ｖｄｄ）と、グランド端子からなる。これらの端子電極は誘電体層に形成されたビアホール（図中、○で表示）を介してセラミック積層体内の所定の導体パターンに接続されている。
【００４７】
１６層目の誘電体層の上には１〜１５層目の誘電体層が積層される。これらの層には送信側分波器を構成する導体パターン１１ａ〜１１ｇ、第１の通信システム送信用のフィルタを構成する導体パターン３ａ〜３ｄ、第２の通信システム送信用のフィルタ回路を構成する導体パターン４ａ〜４ｇ、受信側分波器を構成する導体パターン１０ａ〜１０ｈ、受信側分波器と高周波増幅回路との間のインピーダンス整合回路を構成する導体パターン６ａ〜６ｂ、第２の通信システムの受信用バランを構成する導体パターン２ａ〜２ｓがそれぞれ形成されている。これらインダクタンス素子やキャパシタンス素子は、チップインダクタやチップコンデンサとして積層基板８に実装形成することも当然可能である。
【００４８】
各回路は積層基板に三次元的に構成されるが、各回路を構成する電極パターンは、それぞれ他の回路を構成する電極パターンとの不要な電磁気的干渉を防ぐように、グランド電極ＧＮＤにより分離したり、積層方向に見て互いが重ならないようにしている。また、５ＧＨｚ帯の高周波信号が通過する伝送線路と他の電極パターンは、電磁気的な干渉を防ぐように、少なくとも５０μｍ以上離間して配置している。
【００４９】
先述のように形成されたセラミック積層体の上面にＤＰＤＴスイッチ７、高周波増幅回路１、チップコンデンサやチップ抵抗を搭載する。この時、セラミック積層体上面から見て、セラミック積層体内の送信側分波器を構成する導体パターン１１ａ〜１１ｇおよび第1の通信システム送信用フィルタを構成する導体パターン３ａ〜３ｄと重ならない位置に高周波増幅回路１を搭載することで本発明のマルチバンド高周波モジュールを得る。
【００５０】
前記誘電体材料としては、例えばＡｌ、Ｓｉ、Ｓｒを主成分として、Ｔｉ、Ｂｉ、Ｃｕ，Ｍｎ，Ｎａ、Ｋを副成分とする材料や、Ａｌ、Ｓｉ，Ｓｒを主成分として、Ｃａ，Ｐｂ，Ｎａ，Ｋを複成分とする材料や、Ａｌ，Ｍｇ，Ｓｉ，Ｇｄを含む材料や、Ａｌ，Ｓｉ、Ｚｒ，Ｍｇを含む材料が用いられ、誘電率は５〜１５程度の材料を用いる。なお、セラミック誘電体材料の他に、樹脂積層基板や、樹脂とセラミック誘電体粉末を混合してなる複合材料を用いてなる積層基板を用いることも可能である。また、前記セラミック基板をＨＴＣＣ（高温同時焼成セラミック）技術を用いて、誘電体材料をＡｌ２Ｏ３を主体とするものとし、伝送線路等をタングステンやモリブデン等の高温で焼結可能な金属導体として構成しても良い。
【００５１】
前記ＤＰＤＴスイッチや高周波増幅回路はベア状態で前記積層基板に実装し、樹脂封止することも出来る。このようにフィルタモジュールをセラミック積層体を用いて構成すれば小型化が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明のマルチバンド高周波モジュールを用いれば、ＲＦ−ＩＣにおけるＥＶＭの発生量を低減することができ、安定した高速データ通信を行うことが可能なマルチバンド通信機器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の一実施例に係るマルチバンド高周波モジュールの回路ブロックである。
【図２】本発明の別の実施例に係るマルチバンド高周波モジュールの回路ブロックである。
【図３】本発明の別の実施例に係るマルチバンド高周波モジュールの回路ブロックである。
【図４】本発明に用いるインピーダンス整合回路の等価回路である。
【図５】従来例と本発明によるＴｘ＿ａからＲｘ＿ａアイソレーションの比較である。
【図６】本発明に用いるインピーダンス整合回路の効果を示す図である。
【図７】本発明に関わるマルチバンド高周波モジュールの外観斜視図である。
【図８】本発明に用いるセラミック積層体の分解斜視図である。
【図９】ＯＦＦ状態の高周波増幅回路の特性を示す図である。
【図１０】ＤＰＤＴスイッチのアイソレーション特性を示す図である。
【図１１】従来のマルチバンド高周波モジュールの回路ブロックである。
【図１２】従来の高周波通信回路のブロック図である。
【図１３】従来の高周波通信回路のブロック図である。
【図１４】従来の高周波通信回路のブロック図である。
【図１５】従来のセラミック積層体に構成した高周波モジュールの斜視図である。
【符号の説明】
【００５４】
１：高周波増幅回路
２（２ａ、２b、２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆ、２ｇ、２ｈ、２ｉ、２ｊ、２ｋ、２ｌ、２ｍ、２ｎ、２ｏ、２ｐ、２ｑ、２ｒ、２ｓ）：第２の通信システムの受信用バラン
３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ）：第１の通信システムの送信用フィルタ
４（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ、４ｇ）：第２の通信システムの送信用フィルタ
５：第２の通信システムの受信用バンドパスフィルタ
６（６ａ、６ｂ）：インピーダンス整合回路
７：ＤＰＤＴスイッチ
８：セラミック積層体
９ａ、９ｂ、９ｃ：グランド電極
１０（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ、１０ｇ、１０ｈ）：受信側分波器
１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、１１ｆ、１１ｇ、１１ｈ）：送信側分波器
１２：第１の通信システムの受信用バラン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図５】
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【図９】
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【図１０】
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